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第1章　绪论1

1.1　地理信息系统的基本概念1

1.1.1　信息与数据1

1.1.2　空间数据与地图2

1.1.3　地理信息与地学信息3

1.1.4　信息系统和地理信息系统3

1.2　地理信息系统发展过程4

1.2.1　地理信息系统的发展阶段4

1.2.2　地理信息系统在我国的发展5

1.3　地球信息科学与地理信息系统6

1.3.1　地球信息科学6

1.3.2　地理信息系统软件7

1.3.3　地理信息系统类型7

1.4　地理信息系统与其他相关学科系统间的关系9

1.4.1　GIS与地图学9

1.4.2　GIS与一般事务数据库10

1.4.3　GIS与计算机地图制图10

1.4.4　GIS与计算机辅助设计（CAD）11

1.4.5　GIS与测绘学11

1.4.6　GIS与地理学11

1.5　地理信息系统组成12

1.5.1　计算机硬件系统12

1.5.2　计算机软件系统15

1.5.3　地理空间数据17

1.5.4　应用分析模型18

1.5.5　系统开发、管理和使用人员18

1.6　地理信息系统功能和应用19

1.6.1　地理信息系统功能19

1.6.2　地理信息系统应用21

习题25

第2章 空间数据结构26

2.1　空间认知模型26

2.1.1　现实世界的认知过程26

2.1.2　空间认知三层模型27

2.2　空间实体模型28

2.2.1　面向对象实体模型28

2.2.2　MapGIS空间实体模型29

2.3　栅格数据结构36

2.3.1　栅格数据的基本概念36

2.3.2　栅格数据层的概念36

2.3.3　栅格数据结构的表示37

2.3.4　栅格数据的组织方法38

2.3.5　栅格数据取值方法39

2.3.6　栅格数据存储的压缩编码40

2.4　矢量数据结构45

2.4.1　实体式数据结构45

2.4.2　拓扑数据结构48

2.5　矢量与栅格数据结构的比较51

2.5.1　矢量与栅格数据结构的比较51

2.5.2　矢量、栅格数据一体化52

2.5.3　矢量数据和栅格数据的选择52

2.6　三维空间数据模型及结构53

2.6.1　三维矢量模型及结构54

2.6.2　三维体元模型及结构55

2.6.3　三维混合数据模型及结构60

习题62

第3章　GIS的地理数学基础63

3.1　地球椭球体与大地控制63

3.1.1　地球椭球体63

3.1.2　大地控制64

3.2　地图投影概述67

3.2.1　地图投影的基本问题67

3.2.2　地图投影的变形67

3.2.3　地图投影的分类69

3.2.4　地图投影与GIS的关系71

3.2.5　GIS中地图投影的配置与设计72

3.3　地图投影的应用73

3.3.1　地图投影的选择73

3.3.2 中国GIS中地图投影的应用74

3.4　地图投影的自动生成和转换79

3.4.1　地图投影的自动生成79

3.4.2　地图投影的转换81

习题85

第4章　地理信息系统数据输入86

4.1　GIS数据来源86

4.1.1　地图数据86

4.1.2　遥感图像86

4.1.3　测量数据87

4.1.4　数字资料87

4.1.5　文字报告87

4.2　数据规范化和标准化87

4.2.1　统一的地理基础88

4.2.2　统一的分类编码原则88

4.2.3　数据交换格式标准88

4.2.4　标准的数据采集技术规程88

4.2.5　数据标准化所面临的问题89

4.3　数据输入89

4.3.1　野外数据采集89

4.3.2　地图数字化91

4.3.3　数字摄影测量93

4.3.4　遥感影像处理94

4.3.5　现有数据转换95

4.4　数据质量95

4.4.1　数据质量问题96

4.4.2　误差来源98

习题99

第5章　地理信息系统的数据处理100

5.1　数据编辑100

5.1.1　窗口操作100

5.1.2　图形数据编辑104

5.1.3　属性数据编辑107

5.2　多边形自动生成107

5.3　空间数据的误差分析和校正109

5.3.1　空间数据的误差分析109

5.3.2　空间数据的误差校正112

5.4　空间数据的压缩与光滑113

5.4.1 数据压缩113

5.4.2　曲线光滑（曲线拟合）114

5.5　图形变换114

5.5.1　几何变换114

5.5.2　投影变换118

5.6　图幅拼接处理119

5.7　栅格数据与矢量数据的互相转换121

5.7.1　矢量数据转换成栅格数据121

5.7.2　栅格数据转换成矢量数据124

习题124

第6章 空间数据管理126

6.1　数据库的概念126

6.1.1　数据管理的文件方式126

6.1.2　数据库系统管理数据的方式127

6.1.3　数据库系统的构成127

6.2　数据模型127

6.2.1　传统数据模型127

6.2.2　面向对象模型130

6.3　图形数据与属性数据组织134

6.3.1　地图数据的基本组成134

6.3.2　图形数据的构模135

6.3.3　专题属性数据构模136

6.3.4　图形数据与专题属性数据的连接136

6.3.5　地理实体信息框架137

6.4　基于关系型数据库空间数据管理138

6.4.1　全关系型数据库管理空间数据139

6.4.2　Oracle Spatial空间数据存储解决方案145

6.5　空间索引147

6.5.1　矩形范围索引147

6.5.2　单元格网索引148

6.5.3　R树索引151

6.5.4　四叉树编码索引153

6.5.5　多级索引156

6.5.6　索引技术比较158

6.6　元数据159

6.6.1 元数据的定义及其作用159

6.6.2　元数据的分类160

6.6.3　元数据的内容162

6.7　栅格与影像数据库164

6.8　时空数据模型165

6.8.1　地理信息的时态性分析165

6.8.2　时态GIS数据模型166

习题167

第7章　数学空间的几何对象168

7.1　距离空间（度量空间）168

7.2　欧氏空间169

7.3　基于集合的几何空间173

7.3.1　集合173

7.3.2　关系174

7.3.3 函数176

7.3.4　凸集177

7.4　拓扑空间178

7.4.1　拓扑学的基本思想178

7.4.2　点集拓扑179

7.4.3　欧氏平面上的点集拓扑187

7.4.4　欧氏平面的组合拓扑190

7.4.5　网络空间194

习题198

第8章 空间分析199

8.1　空间分析的内容与步骤199

8.2　空间度量算法201

8.2.1 长度量算201

8.2.2　角度量算206

8.2.3　任意多边形面积量算206

8.2.4　分布中心的计算207

8.3　数据检索及表格分析207

8.3.1　属性统计分析208

8.3.2　布尔逻辑查询208

8.3.3　空间数据库查询语言208

8.3.4　重分类、边界消除与合并209

8.4　叠置分析209

8.4.1　栅格系统的叠加分析210

8.4.2　矢量系统的叠加分析（拓扑叠加）214

8.5　缓冲分析217

8.5.1　缓冲分析概念217

8.5.2　建立缓冲区的算法218

8.6　网络分析218

8.6.1　网络数据模型——几个基本概念218

8.6.2　常规的网络分析功能219

8.7　三维空间关系224

8.7.1　三维空间拓扑关系224

8.7.2　三维空间方向关系226

8.8　地理信息系统的数学模型227

8.8.1　建立数学模型的一般过程227

8.8.2　数理统计分析模型228

8.8.3　回归分析模型231

8.8.4　线性规划模型235

习题238

第9章　数字高程模型240

9.1 概述240

9.1.1　数字高程模型概念240

9.1.2　数字高程模型特点240

9.2　DEM数据分布特征241

9.2.1　格网状数据241

9.2.2　离散数据241

9.3　DEM的表示方法242

9.3.1　数学方法242

9.3.2　图形方法243

9.3.3　DEM三维表达方法246

9.4　TIN的生成方法247

9.4.1　人工方法247

9.4.2　程序自动建立248

9.5　规则矩形格网的生成251

9.5.1　网格化插值计算251

9.5.2　网格尺寸的确定251

9.5.3　空间插值方法253

9.5.4　几种典型数据网格化插值方法的选择258

9.6　DEM的数据源和采样方法258

9.7　DEM的应用259

9.7.1　DEM的主要用途259

9.7.2　DEM的应用260

9.8　DEM分析的误差与精度266

9.8.1　DEM的误差研究概况266

9.8.2　DEM的误差来源266

9.8.3　DEM的误差分析267

9.8.4　DEM的误差评价模型268

习题269

第10章　网络地理信息系统271

10.1　概述271

10.1.1　网络GIS的概念271

10.1.2　网络GIS体系结构272

10.1.3 网络GIS内容体系274

10.2　分布式网络GIS275

10.2.1　分布式网络GIS概念275

10.2.2　分布式主要技术276

10.3　WebGIS278

10.3.1　WebGIS的概念278

10.3.2　WebGIS的分类与特点278

10.3.3　WebGIS的技术框架280

10.3.4　WebGIS实现技术284

10.4　网络GIS的发展趋势287

10.4.1　处理海量数据的功能287

10.4.2　空间分析功能288

10.4.3　网络三维可视化288

10.5　MapGIS网络平台简介288

习题291

第11章　空间数据挖掘与空间决策支持系统292

11.1　空间数据挖掘292

11.1.1　空间数据挖掘的概念292

11.1.2　空间数据挖掘的方法与过程294

11.1.3　空间数据挖掘的应用297

11.2　空间决策支持系统299

11.2.1 空间决策支持系统的概念299

11.2.2　空间决策支持系统的结构300

11.2.3　空间决策支持系统的功能与应用302

11.3 智能GIS303

11.3.1　智能GIS概述303

11.3.2　智能GIS关键技术304

习题306

第12章　GIS的输出与地图可视化307

12.1 GIS的输出307

12.1.1　输出方式307

12.1.2　GIS的图形输出设备307

12.2　地图符号308

12.2.1　地图符号的实质308

12.2.2　地图符号的分类309

12.2.3　地图符号的设计要求310

12.3　专题信息表达311

12.3.1　专题地图的基本概念311

12.3.2　专题地图的表示方法313

12.3.3　专题地图的设计318

12.4　电子地图322

12.4.1　电子地图的定义322

12.4.2　电子地图的种类322

12.4.3 电子地图的特点323

12.4.4　电子地图的设计323

12.5　空间信息可视化324

12.5.1　地图可视化324

12.5.2　多媒体地学信息可视化325

12.5.3　三维仿真地图可视化325

12.5.4　虚拟环境326

12.6　计算机地图出版系统327

12.6.1　计算机出版系统的过程与工艺流程327

12.6.2　计算机出版系统的优越性327

习题328

第13章　地理信息系统工程与标准329

13.1　地理信息系统工程的概念329

13.2　地理信息系统工程建设过程330

13.2.1　应用型地理信息系统设计步骤和方法330

13.2.2　需求分析330

13.2.3　系统设计332

13.2.4　系统开发与实施336

13.2.5　系统的评价和维护339

13.3　GIS标准339

习题341

第14章　地理信息系统的发展趋势342

14.1 互操作GIS342

14.1.1　传统GIS在数据标准化上的缺陷和面临的新课题343

14.1.2　GIS互操作的概念344

14.1.3　开放式地理信息系统（OGIS）及其特点345

14.1.4　OGIS的组成部分346

14.1.5　OGIS的实现技术348

14.2　GIS的集成化349

14.2.1　GPS、RS与GIS的集成349

14.2.2　GIS多源空间数据集成352

14.2.3　GIS与应用模型集成355

14.2.4　GIS与专家系统的集成356

14.2.5　GIS应用平台集成357

14.2.6　GIS与多媒体技术集成359

14.3　GIS的大众化和信息服务359

14.4　嵌入式GIS361

14.5 网格GIS363

14.5.1　网格GIS的概念363

14.5.2　网格GIS体系结构363

14.5.3　网格GIS实现技术365

习题367

参考文献368